随着科技的进步,在超快激光和光通信技术需求的驱动下,寻找出独特的新型的二维材料显得尤为重要。为找出同时具有更大的非线性吸收系数与非线性折射率以及更高的调制深度的二维材料,非线性光学测量系统Z-scan被广泛使用。作为二维材料中的重要成员——黑磷,是现阶段研究的热门对象,黑磷具有随着层数变化的能带,从单层到多层都保持着直接带隙结构,因此它是优秀的锁模或调Q等光电器件。为找出与黑磷在某些方面不同的材料,并对这些材料进行研究。传统的Z-scan测量系统已经不能满足我们对不同形态材料的测试条件的多样化要求,为满足测试条件设计出新颖的功能多样化的适应性强的测量系统显得尤为迫切。本论文结合二维材料测试要求,设计了三套测量系统,通过黑磷、二硫化碳等不同形态材料验证了系统的稳定性和准确性,并利用该系统揭示了硒掺杂黑磷和锑纳米片与众不同的非线性光学特性。具体研究成果总结如下:1.搭建了非线性光学测量平台,这个过程分为实验硬件系统搭建和测量软件系统设计。Z-scan技术是一种基于分析单光束透过率的非线性光学测量方法。为了更快更准确地得到样品的非线性性质,我们设计了一种改进的Z-scan测量光路,并基于Lab VIEW编写了三套测量软件,分别用于双通道Z-scan测量,三通道Z-scan测量和P-scan(Power Scan)测量。P-scan测量软件对于不同形态的材料而言,结果更加可靠,同时反过来也应证了Z-scan测量系统的准确性。2.硒掺杂黑磷和锑纳米片超快非线性响应研究。利用液相剥离技术,我们成功地制备了含有大量硒掺杂黑磷的纳米片,利用双通道Z-scan测量系统和P-scan测量系统研究了其分散液的超快非线性响应。在800nm飞秒激光的辐照下,测试了硒掺杂黑磷的三阶非线性虚部特性和饱和强度。结果表明了硒掺杂黑磷比黑磷更容易饱和,而调制深度却并没有下降。利用溶剂热法制备了锑纳米片,我们对其分散液进行了微观结构表征和光谱分析,证实了锑在其乙醇溶液中实现了高质量分散,在飞秒激光辐照下,我们利用了三通道Z-scan系统同时测量了锑纳米片的三阶非线性实部和虚部,并利用P-scan系统得到了其饱和强度。借助OPA得到了锑纳米片在1500 nm激光辐照下的三阶非线性系数和饱和强度。结果表明锑烯也是非常优异的宽带可饱和吸收材料,为基于锑烯的锁模激光器提供了实验依据。